计算机工程教育体验

1现有实践教学体系的不足

1.1专业课程设置定位不准确

当前很多高校计算机工程专业是在社会大量需求下匆匆上马，没有相应的学科基础，新教师多，是参照其他学校的教学大纲开设自己的专业课，没有深入研究本校学生的基础素质和能力，以及本校教师的专业素养和能力，使其专业课程不能满足现代高等教育的理念，造成其实践教学体系先天性不足。

1.2课程实验师资不足

学校规模的扩大，在校学生规模剧增，致使专业教师和实验指导人员严重不足。每年分配到校的年轻老师几乎都是从学校到学校，缺乏实践经验。暑假的教师岗前培训，不到一个月的时间也只是形式而已。同时计算机工程专业高级教师的大量流失，使实验课程的指导教师严重缺失。

1.3实验教学内容质量不高

师资专业水平不高，使开出的实验内容水平也不高。主要是以验证性和观察性的实验为主，设计性、综合性的实验较少，研究性和创新性的实验几乎没有。现在的实验很多都是表面的形式，没有达到实际的效果。

1.4实验指导和管理落后

计算机工程专业的实验以锻炼学生的能力为主。但是当前实验内容陈旧，指导教师的实践经验不足，不能很好满足学生学习的需要。实验课程的安排随意性很大，不能与课堂教学相辅相成，学生理论和实践脱节。实验室管理手段比较落后，采用人员绑定实验室，手工登记和监督，致使实验教学非常忙乱，更不用说实验室开放了，使很多教学设备闲置，学生的需求得不到满足。

1.5实验设备不足和陈旧

计算机设备是更新非常快、投入非常大的，与其他学科的实验设备性质差别很大。很多学校的领导和相关部门不能认识到计算机教学的特点，在实验设备上投入不够，使很多设备落后，数量也不足，根本达不到教育部规定的4:1的指标。

1.6实习基地较少

学校与企事业单位联系的渠道较少，相互的合作不多。学生的毕业实习基本由学生自己解决实习的单位，学校只能提供较少的实习单位给学生，根本无法满足学生增长的需要。针对当前计算机工程专业实践教学体系的不足，参照国内外高校中计算机工程专业教学体系，按照学校的实际情况重新制定培养计划，对本校的专业教师和实验人员进行继续教育和培训，加大设备的投入。本文按照实践教学的各个环节分开讨论如何设置实践教学的内容、目标和教学的手段，给出一个符合当前社会需求的计算机工程专业实践教学体系的设置方案。

2以素质教育为目标的实践教学体系

2.1课程实验

课程实验是课堂教学的重要组成部分，它是和课堂理论教学相辅相成的。通过课程实验，不仅可以传授实验基础理论知识，而且可以使学生更加深入地理解理论，完成理论与实践的结合。通过实验可以训练学生的基本技能，严格按照实验过程进行，分析实验中出现的问题，排除一般故障，对实验的结果进行分析和解释，锻炼学生的动手能力，培养学生的技能，提高其计算机软件和硬件设计和实现的技能。实验也是教师和学生深入交流的通道，启发学生深入思考，敢于创新。计算机工程专业的课程实验按照实验的性质，可以分为观察性实验、验证性实验、设计性实验、研究性实验等不同类型。现在实行多媒体教学，观察性的实验一般可以在课堂上简单演示，一般不列入实验体系。自从20世纪90年代以来，互联网在全世界大规模推广，现在的很多学生在大学入学之前都接触过使用过计算机，很多中学都开设了计算机课程，使学生具备了初步的计算机技能，能够使用可视化的开发工具进行编程，这使得计算机工程专业的低年级学生可以有少量的验证性试验，验证性实验可以在理论教学中简单演示，给出详细的辅导材料指导学生利用课余时间自己实验，其他的实验为设计性实验和综合性实验。在计算机工程专业有全校理工课基础教育，包含的物理实验、化学实验等公共基础系列实验本文不予讨论。软件技术系列实验要强调实验内容的设计，按照学生的能力和当前的素质以及教学大纲重新规划实验的内容，追求变化以适应社会的需求。

当前重点加强的实验是基础理论系列实验和硬件技术系列实验。现在学生都是轻理论重应用，计算机工程专业的本科教育是以素质为核心的，理论是应用的基础，只有掌握理论应用才能够深入的探讨，否则其应用仅仅是模仿，不能够进行创新。为此要加强数值分析实验、离散数学实验、算法设计与分析实验等为主的基础理论系列实验，其中离散数学原来仅仅是讲授原理，不能和实践应用结合脱离实际。这些实验应该在验证性的基础上变换为一定设计性实验，重点强调理论的实践。软件实验的可操控性强，对于硬件实验需要一定的技术和经验，当前很多学生和教师都不愿开设这类的实验，多数是按照实验设备教程进行验证性操作，没有任何的设计性，更谈不上创新试验了，为此电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、数字逻辑、计算机原理、微机原理及应用、嵌入式系统、计算机接口设计、计算机网络[2]等课程实验要增加趣味性，不要仅仅是枯燥的理论验证，而是结合理论设计实验内容以激发学生兴趣为主，寓教于乐，在设计性实验中掌握理论，在实验中培养学生的创新思维。在设计实验内容时要考虑到学生的起步基础不同和素质高低不同，设计出可以选择的实验，满足多方面多层次的需求，提高实验的质量。课程实验应该包括适当的开放性实验，目的是进一步提高教学水平、培养学生实验技能与创新能力。为此需要实验管理采用开放性，采用自动式的学生认证系统，提高设备的利用效率，为学生创造良好的实验环境。

2.2课程设计和协作设计

在课程实验的基础上，以提高学生的综合能力为出发点，应该选择比较重要的课程作为单独课程开设综合性课程设计，这对学生实践教学能力培养是非常重要的，考虑到整个实践教学必须占到整个学时的比例，应该开设以下综合课程设计。(1)高级程序语言课程设计：高级语言是计算机工程专业的基础课，通过课程实验学生仅仅是掌握语言的词法、语法和语义，不能从整体上掌握整个系统。特别是现在高级程序语言的开发环境虽然比较方便使用，但是其知识结构比较复杂，但是掌握其可以直接在程序中使用，大大提高编程效率。课程设计指导书中给出10多个题目，以学生综合掌握高级程序设计语言和集成设计工具为目的，学生能根据题目的目的，独立完成分析、设计和调试。使学生能更进一步地理解程序设计方法，熟练掌握常用的数据结构和算法，培养学生的实际设计能力和分析解决问题的能力，保持良好的程序设计风格。(2)数字电路课程设计：使学生基本掌握数字电路设计和调试的方法，增加集成芯片的使用知识。教师根据学生的基础列出10多个的选题，给出设计的目标，提供相应的数字电路分离的器件，要求学生独立完成设计、系统装配和调试。能力比较强的同学可以独立完成选题设计，完成系统的装配及调试，教师只需给予一定的指导。(3)计算机原理课程设计：使学生加深对计算机原理和相关课程的理解，实践和锻炼计算机硬件的设计能力和调试能力。要求了解实验所能提供的硬件基础和计算机体系结构，以及现在硬件设计语言的一般设计过程和方法，能够按照指令体系和功能进行逻辑设计和实现CPU，并进行软件的模拟。(4)嵌入式系统课程设计：现在机电设备的智能化都来自于嵌入式系统，嵌入式课程深入需要综合性的课程设计，能够使学生掌握嵌入式的环境应用的限制性、功能的限制性，根据设计的目标，综合使用嵌入式系统的接口、通信的基础知识、嵌入式微处理器构成控制系统，掌握实际控制设备运行的实际知识，培养学生硬件方面的综合设计能力和动手能力。(5)操作系统课程设计：要求学生掌握流行大型操作系统的系统结构、各种实现机理和各种典型算法，系统地了解操作系统的设计和实现思路。该实验可以采用开源的Linux系统为实验平台，运用所掌握的知识对内核某个部分进行替换，运用内核开发环境实现内核的重新组合。这样可以锻炼学生进行系统编程的能力，为今后开发驱动程序、网络接口等打下基础。(6)软件工程课程设计：使学生系统地掌握软件工程及软件管理的过程、方法和工具，教师可以按照学生比较熟悉的需求，设计多个相对比较大的项目作为题目，方便学生需求分析，这些需求分析可以是一定条件下现场的调研，多数数据是通过其他材料整理汇集出来的，也可以通过网络收集具体项目的需求，这个不能是真正的现场调研，这是课程设计中非常重要，而且是需要特别处理的部分。在此基础上学生要完成软件的设计，给出测试和维护的基本原则和文档。由于教学时间的限制，不可能完成编程和具体的测试，仅仅是完成必要的文档标准化和内容完整性检测。

在计算机工程专业的课堂实验和课程设计是按照教学计划一个年级同步进行的，为此可以在达到实验目标的同时，在班级内部进行计算机技能比赛，比赛解决实验相关内容及问题的能力、比赛编写程序的质量、比赛编程程序的规范程度，比赛学生各种能力，促进学生内部有序良好的竞争，提高他们学习的积极性。也在同一个课程的不同班级进行比赛，培养整个专业的学生能够具有注重技能训练的精神。课堂教学和课程设计都是以班级为单位的独立设计来和完成，当前现实的项目是需要多人的系统完成，为此需要增加一个大作业和项目开发的实践教学环节，帮助学生增强交流能力、解决问题能力和技术技能[3]。(1)综合性作业课程：需要综合多门课程，可能需要多个学期，成立班级内部的小组分工协作共同完成。该作业具有一定的难度，综合多个知识点，需要系统的规划，能够锻炼学生的综合能力，同时也可以实现信息沟通技巧的掌握，达到交流技巧的掌握。(2)项目小组开发：团队精神是当今计算机工程专业必须具备的，可以按照当前社会需求和科研需求，设置多个项目，让高低年级学生自由组合，组成开发小组和兴趣小组，协同完成一项任务。项目过程包括开发、软件管理、经济、风险管理、需求工程、设计、实现、维护、质量保证、标准以及协同工作等。这样不仅提高了他们的实践能力和技能训练，关键是协同工作能力的锻炼，使学生更加容易地融入社会工作中。项目小组也是高级学生向低年级学生传递知识和技术的最佳场所，也可以大大提高高年级学生的管理能力和各个方面协调的能力团队开发课程。这也是课堂教学有益的补充。在项目开发的需求分析中要注意相关的法律和道德的可行性研究，清楚涉及的有关问题，锻炼采用何种策略来应对。这样的项目可能是多个学科综合的，可以把相关科目的同学吸引到小组中，比如自动化控制、通信工程、信息技术、电子商务、经济管理等等，实现高层次的综合。

2.3实习和毕业设计

实习不仅是学生发挥本专业特长服务社会、接触社会；也在实践教学中起着重要的作用，使学生在实践过程中即能达到提高个人能力的目的。当前实习有多种形式，多数分为校外的实习基地和校内实习基地，使学生能够到实践单位接触和了解科研和开发中存在的各种现实的技术或管理问题，参与实际课题或项目的开发等。实习基地的选择和建设是非常关键的，为了保证实习的质量。必须定期对实习基地进行评估，包括接收学生的数量、提供实习题目的质量、管理学生实践过程的情况、学生的实践效果等。实习指导教师必须有实践经验、教学经验，校外实习基地聘请业务水平高、责任心强的人员担任校外指导教师。毕业设计是一个科研和教学结合最为密切的实践环节。在毕业设计中学生可以理论联系实际，锻炼解决实际问题的能力。毕业设计应当紧密结合科研项目或课题，从科研任务中选择有价值的题目进行设计、实验和研究，还可以通过与企业紧密合作的实践教学活动来进行。

3结束语

随着计算机技术的日新月异的发展和深入应用，将会对实践教学提出了更高的要求；这就要求高等学校按照自身办学的定位和社会的当前需求对计算机工程专业的实践教学体系进行修订。以培养学生技能和实践能力为核心，高校教师要转变教育思想，更新教育观念，以构建主义为教学指导思想，推动计算机教学向着“培养全面高素质人才”的方向发展，为学生以后更好地为社会服务打下坚实的基础。